基于CDIO的電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計改革探索

[摘 要]本文詳細介紹了畢業(yè)設(shè)計的完整教學流程，并結(jié)合CDIO工程教育實踐，對流程中的每一階段的重要工作與CDIO改革措施相結(jié)合，針對設(shè)計題目來源和學生選題工作，開題時文獻資料的收集積累及開題報告的撰寫，設(shè)計實施階段的注意事項及論文寫作思路，提供了詳細的指導，對工科專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計者及指導者均有較強的參考價值。

[關(guān)鍵詞]畢業(yè)設(shè)計 CDIO 電氣工程及其自動化 改革

[中圖分類號] G642.477 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）24-0060-02

一、引言

畢業(yè)設(shè)計作為一次實驗性的教學環(huán)節(jié)，學生在專業(yè)教師或工程技術(shù)人員的指導下圍繞一個課題任務進行有計劃有步驟的學習、實踐、探索和開發(fā)的過程。其目的是培養(yǎng)學生獨立地綜合運用所學地理論基礎(chǔ)、專業(yè)知識和基本技能，提高分析和解決實際問題的能力。檢查學生能否融會貫通大學時期的所學及能否將其拓展和升華。同時，畢業(yè)設(shè)計的成果是檢驗學生能否合格畢業(yè)和能否獲得學位資格認證的標準。

本專業(yè)培養(yǎng)的學生應具有一定的獲取知識的能力，具備綜合運用知識解決實際工程問題的能力。能夠在供配電、電氣設(shè)備制造、電力電子及新能源與節(jié)能技術(shù)應用、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域從事系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)和系統(tǒng)運行、管理、維護等技術(shù)工作。

C（Conceive—構(gòu)思）、D（Design—設(shè)計）、I（Implement—實施）、O（Operate—運行）。其改革愿景是為學生提供一種在實際系統(tǒng)和產(chǎn)品的構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行的背景環(huán)境下強調(diào)工程基礎(chǔ)的工程教育，使學生能夠掌握深厚的技術(shù)基礎(chǔ)知識，領(lǐng)導新產(chǎn)品和新系統(tǒng)的開發(fā)與運行；理解工程技術(shù)的研究與發(fā)展對社會的重要性和戰(zhàn)略影響。本專業(yè)在接近實際工程的環(huán)境下，以中小型電力系統(tǒng)和新能源系統(tǒng)項目為主要載體，培養(yǎng)學生獲取知識的能力、較強綜合運用知識解決實際工程問題的能力。本專業(yè)面向中低壓供配電技術(shù)和新能源及其應用領(lǐng)域，服務于地方經(jīng)濟建設(shè)，培養(yǎng)從事電氣工程技術(shù)應用的生產(chǎn)工程師、服務工程師及少量設(shè)計工程師。因此，在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)精心進行CDIO改革，是必要及可行的。

二、改革思路及配套方法

（一）課題來源及學生選題

根據(jù)題目來源可分為科研項目、自選題目、生產(chǎn)實踐和其它等類型；題目類型：設(shè)計開發(fā)、理論研究、科學實驗和其它。分為四個階段：選題、調(diào)研、設(shè)計和答辯，每個階段都有不同的任務和目標。

畢業(yè)設(shè)計課題首先應符合學生所學專業(yè)的培養(yǎng)目標，要體現(xiàn)可行性、實用性和創(chuàng)新性。而學生選擇題目時，應選擇與專業(yè)需求一致，難度和工作量適當。并且自己要感興趣，如果設(shè)計題目和就業(yè)方向相關(guān)則更好。除此之外，學生也可以自行構(gòu)思設(shè)計題目，體現(xiàn)CDIO的構(gòu)思C（Conceive）。指導教師則應把握好學生構(gòu)思出的設(shè)計題目是否與專業(yè)相關(guān)，其難度和工作量是否合適。供配電和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的畢業(yè)設(shè)計選題，適用于CD或者CDI。電力電子及新能源與節(jié)能技術(shù)應用等方面則適用于CDI或者CDIO。

（二）開題工作

開題工作也是屬于CDIO的C（Conceive—構(gòu)思）和D（Design—設(shè)計）。畢業(yè)設(shè)計開題是指學生從選擇課題到完成課題詳細設(shè)計調(diào)研報告（或開題報告）的階段。該階段約占四分之一的時間，是相對較辛苦和細致的階段，關(guān)系到設(shè)計能否最終成功。在選定畢業(yè)設(shè)計課題后，老師便將畢業(yè)設(shè)計任務書下達給相關(guān)學生，其中包含設(shè)計題目、設(shè)計內(nèi)容、基本要求、設(shè)計條件及參考資料。而課題調(diào)研則就是圍繞設(shè)計任務書的要求盡可能地收集詳盡資料，從而對課題涉及的各方面有較深入的理解。具體的實現(xiàn)方式主要有：

1.參與課題相關(guān)的專題講座，學術(shù)報告，了解本課題的技術(shù)成分，前沿動態(tài)和發(fā)展趨勢。

2.充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，搜索有價值的參考資料。

3.圖書館、院系資料室及書店查閱各類書籍和期刊。

4.在實驗室和生產(chǎn)中實地調(diào)查研究，多想多問。

通過對文獻資料進行仔細研讀及完成一定的實踐調(diào)查后，應該對如何完成設(shè)計有一定的見解了，由此提出兩到三種課題的解決方案，并詳細分析各個方案的優(yōu)缺點和可行性。然后在教師的指導下將各方案進行定性分析和初步估算，針對設(shè)計條件確定出一個最佳的設(shè)計方案。在依據(jù)方案，擬定設(shè)計詳細的時間計劃表，體現(xiàn)每個階段的工作內(nèi)容，需完成的任務，視需要可以具體安排到每周需完成的任務。因此，開題階段銜接了CDIO的構(gòu)思與設(shè)計兩個階段，屬于承上啟下的階段。

（三）設(shè)計實施工作

開題報告審核通過后，進入到畢業(yè)設(shè)計實施階段，其屬于CDIO的D（Design—設(shè)計）、I（Implement—實施）、O（Operate—運行）。首先可以按照課題的難度將設(shè)計內(nèi)容分解成系列任務模塊。如果遇到技術(shù)困難，要客觀分析，積極尋找原因，并尋找合適的解決方法。該階段的D（Design—設(shè)計）可包括原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計或者供配電方案設(shè)計；I（Implement—實施）可包括元器件購買、焊接，調(diào)試或者供配電系統(tǒng)圖繪制、預算表擬制。O（Operate—運行）則是軟硬件聯(lián)調(diào)后通過后的整機運行，供配電方案設(shè)計則不包含運行這一步。

如果在設(shè)計中遇到之前無法預見的困難，在征求導師的意見后，可考慮適當調(diào)整設(shè)計內(nèi)容。調(diào)整內(nèi)容不是降低難度，而是尋找另外一種新的替代途徑。但要把握好調(diào)整的分寸，應保證總體格局盡量不變。這一點關(guān)系到設(shè)計最終能否順利完成。

設(shè)計階段非常重要的一點就是指導老師需每周定時對每個學生的工作進度進行監(jiān)督和指導，做好過程管理。

（四）畢業(yè)論文撰寫工作

完成整體設(shè)計并調(diào)試通過后，緊接的一項重要的工作就是畢業(yè)論文的撰寫了。畢業(yè)論文一般有以下組成部分：中英文摘要、關(guān)鍵詞、前言、正文、結(jié)論、致謝、參考文獻、附錄。

1.中文摘要的內(nèi)容則應闡述設(shè)計研究的前提、目的和任務，使用的理論、算法、材料和設(shè)備，實驗研究的數(shù)據(jù)和由此推出的結(jié)論及該結(jié)論對今后的課題研究有何啟發(fā)。寫作時應該保持客觀性，簡潔性。英文摘要則要求盡量何中文摘要相對應，無語發(fā)錯誤。

2.關(guān)鍵詞是應采用能覆蓋畢業(yè)設(shè)計（論文）主要內(nèi)容的通用技術(shù)詞條，選為3～6個較為合適。

3.前言是在概要介紹本領(lǐng)域國內(nèi)外前人研究成果狀況的基礎(chǔ)上，提出尚待解決的問題，從而引出畢業(yè)設(shè)計（論文）的研究目的、理論依據(jù)和實驗基礎(chǔ)。主要回答為什么研究。文字簡練，直入主題，避免將前言寫成綜述。

4.論文的正文部分是核心部分，所占篇幅也最長。設(shè)計的研究成果都應體現(xiàn)在該部分，一般包括下面幾個方面：任務和目標；總體方案設(shè)計；各部分的設(shè)計和實現(xiàn)，比如：硬件、軟件設(shè)計和調(diào)試。正文要求結(jié)構(gòu)清晰嚴謹，內(nèi)容翔實準確。

5.結(jié)論是對整個設(shè)計的一個總結(jié)，是經(jīng)過推理、判斷、歸納等邏輯分析后得到的綜合觀點，包含設(shè)計的創(chuàng)新點所在，也可以提出進一步完善的意見或建議。

6.其余部分可按照論文的格式模版如實進行編寫。

三、考核辦法及改革成效

畢業(yè)設(shè)計的考核辦法，總結(jié)起來就是：重視中期檢查關(guān)，嚴守畢業(yè)答辯關(guān)。這個準則也體現(xiàn)了CDIO中對于過程的有效管理。中期檢查對進度超前的學生，是一種認可和鼓勵，對進度滯后的學生，則是一種督促和鞭策。對設(shè)計者而言，畢業(yè)答辯是一種有組織、有計劃、有鑒定的正規(guī)的審查畢業(yè)設(shè)計（論文）的重要形式。畢業(yè)答辯，是完成了CDI后，最后在老師評審面前進行O（Operate—運行）的演示。作為指導老師，應在答辯前，對學生進行指導，指導其做好答辯前的準備工作。

筆者緊跟本校的CDIO教育改革步伐，在2008年本校推行CDIO改革后，對于指導的幾屆畢業(yè)設(shè)計，嚴格過程管理。所帶學生均取得較好的設(shè)計成績，每一屆沒有不及格學生，學生畢業(yè)設(shè)計成績優(yōu)良率占所帶學生比例的70%以上。并且將每一屆所帶的優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計學生召集起來，與低年級學生的相關(guān)CDIO工程實踐項目進行專門的技術(shù)交流及指導。并從CDIO工程實踐項目的小組成員中，鼓勵學生發(fā)揮創(chuàng)造力，對將來的畢業(yè)設(shè)計進行方向思考，凝練出一個好的設(shè)計題目。最終使得好的構(gòu)思能有創(chuàng)新性和傳承性。

四、結(jié)論

畢業(yè)設(shè)計作為高等學校本科教育人才培養(yǎng)計劃中的重要組成部分，是本科教學過程中最后一個重要的教學環(huán)節(jié)，是人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要體現(xiàn)。本文通過對畢業(yè)設(shè)計的流程進行梳理，結(jié)合CDIO的理念，對培養(yǎng)學生如何用工程的觀點正確對待畢業(yè)設(shè)計工作的各個環(huán)節(jié)，并順利開展工程實踐工作，都有一定的參考價值。

[ 參 考 文 獻 ]

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[3] 康萬新.畢業(yè)設(shè)計指導及案例剖析-應用電子技術(shù)方向[M].北京：清華大學出版社，2007.

[4] 陳躍.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南-電力系統(tǒng)分冊（第二版）[M].北京：中國水利水電出版社，2008.

[5] 李成志.大學生如何寫畢業(yè)論文[M].北京：華齡出版社，2003.

[責任編輯：左 蕓]